JP2011020147A - Dust collecting/discharging apparatus for laser beam machining - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、平板状被加工物(シート材)の表面へのレーザ照射による加工、特にプラズマディスプレイパネル(PDP)等に用いるディスプレイ用光学フィルタや太陽電池モジュール等の製造における、大型シート材の微細加工に用いるレーザ加工用集排塵装置に関する。 The present invention relates to fine processing of a large-sized sheet material in processing of a surface of a flat workpiece (sheet material) by laser irradiation, particularly in the production of an optical filter for display or a solar cell module used in a plasma display panel (PDP) or the like. The present invention relates to a dust collector for laser processing used for processing.
従来から、PDPや液晶ディスプレイパネル等のディスプレイの画像表示部に用いるディスプレイ用光学フィルタや太陽電池モジュール等の製造において、シート材に対してレーザ照射による加工(レーザ加工)が行われている。例えば、PDP用光学フィルタの場合、通常、PDPから発生する不要な電磁波の輻射を遮蔽するために、メッシュ状の導電層がフィルタの内部に設けられているが、その導電層から外部への導通を図るため、フィルタの表面の機能層を除去して導電層を露出させる手段としてレーザ加工が用いられている(特許文献1)。この場合、導電層を損傷せず、10μm以下の厚さの機能層のみを安定して除去し、且つ除去した樹脂の粉塵を再付着させないような極めて高精度の微細加工が要求される。 Conventionally, processing of a sheet material by laser irradiation (laser processing) has been performed in the manufacture of a display optical filter, a solar cell module, and the like used in an image display unit of a display such as a PDP or a liquid crystal display panel. For example, in the case of an optical filter for a PDP, a mesh-like conductive layer is usually provided inside the filter in order to shield radiation of unnecessary electromagnetic waves generated from the PDP. Therefore, laser processing is used as means for removing the functional layer on the surface of the filter and exposing the conductive layer (Patent Document 1). In this case, it is required to perform micromachining with extremely high accuracy so as not to damage the conductive layer, to stably remove only the functional layer having a thickness of 10 μm or less, and to prevent the removed resin dust from reattaching.
レーザ加工による2次元加工システムの駆動系には、
(1)ワーク移動方式:レーザビームを固定された加工ヘッド位置に伝送して集光し、被加工物(ワーク)を搭載したテーブルを移動させることで、所望の形状に加工する方式、
(2)光移動方式(フライングオプティスク):ワークを搭載したテーブルを固定し、加工ヘッド又は反射ミラー等の光学的な中継点(光学系と略す)を移動させることで、任意の位置にビームを到達させる方式、
(3)併用方式:光移動とワーク移動を部分的に行う方式、
がある。
The drive system of the two-dimensional machining system using laser machining
(1) Workpiece moving method: A method of processing a laser beam to a fixed machining head position, focusing it, and moving the table on which the workpiece (workpiece) is mounted to process it into a desired shape.
(2) Optical movement method (flying optics): A beam mounted at an arbitrary position by fixing a table on which a workpiece is mounted and moving an optical relay point (abbreviated as an optical system) such as a processing head or a reflecting mirror. Method to reach,
(3) Combined method: A method that partially performs light movement and workpiece movement,
There is.
一般に、微細加工にはワーク移動方式が有利である。これは光学系が移動しないため、光路長が固定され、高い加工精度を維持でき、加工点が固定されているので、加工時に発生する粉塵やガスを排除する集排塵装置も集中型で設置でき、粉塵等を高精度に排除可能だからである。しかしながら、上述のようなPDP用光学フィルタ等の大型で多種のサイズのシート材を微細加工する場合、ワーク移動方式では、装置全体が大型化してしまうだけでなく、大型のワークを移動させる際の慣性を考慮すると移動速度を高めることが困難になる。一方、光移動方式は、小型のワークであれば、ガルバノミラー及びF−θレンズの加工ヘッドを用いて容易にワークエリアを走査することができるが、大型のワークの場合は広範囲に重量の大きい加工ヘッドを移動する必要があり、移動速度を高めることは困難である。また、軽量の反射ミラーを移動させてビームを伝播する方法であっても、高速で自由な方向に移動させると、発生する粉塵やガスが広範囲に渡るため、集中型の集排塵装置を設置できない。この場合、従来のブローノズル及び排気ダクトによる集塵(特許文献2)では、発生した粉塵等が拡散し、再付着する可能性があり、高精度に粉塵等を排除することが困難である。 In general, the workpiece moving method is advantageous for fine processing. Since the optical system does not move, the optical path length is fixed, high processing accuracy can be maintained, and the processing points are fixed, so a dust collection device that eliminates dust and gas generated during processing is also installed centrally. This is because dust can be removed with high accuracy. However, when finely processing large and various types of sheet materials such as the optical filter for PDP as described above, the work moving method not only increases the size of the entire apparatus but also moves a large work. Considering inertia, it is difficult to increase the moving speed. On the other hand, the light movement method can easily scan the work area using a galvano mirror and an F-θ lens processing head if the work is a small work. It is necessary to move the machining head, and it is difficult to increase the moving speed. In addition, even if the beam is propagated by moving a lightweight reflecting mirror, a concentrated dust collection device is installed because the generated dust and gas will spread over a wide range when moved in a free direction at high speed. Can not. In this case, in the dust collection by the conventional blow nozzle and the exhaust duct (Patent Document 2), the generated dust or the like may diffuse and reattach, and it is difficult to eliminate the dust or the like with high accuracy.
この対策として、集排塵装置を取り付けた加工ヘッドを移動させる装置が開発されている(特許文献3、4)。特許文献3の装置は、レーザビーム源及び被加工物の間に、レーザビームを通過させる開口を有し、圧力ガスを注入する開口部と、真空装置に接続された排出口を有するハウジングを配置し、被加工物上に発生した粉塵等を吸引して除去するものである。また、特許文献4の装置は、レーザ光線を照射して被加工物を加工するための集光器の下部に、光路及びエアーの流路を確保する開口部を有する2つのカバー部材により、エアー導入室とその外周部に集塵室を形成し、エアー導入室にエアーを供給するとともに、集塵室には旋回流を発生させるエアーを供給し、エアー導入室の開口部から被加工物に向けて噴出したエアーを、外部のエアーとともに集塵室に設けられた排気口へ旋回流に乗せて吸引することで、被加工物上に発生した粉塵等を効率よく排除するものである。
As a countermeasure, an apparatus for moving a machining head equipped with a dust collection device has been developed (Patent Documents 3 and 4). The apparatus of
しかしながら、特許文献3、4に記載された集排塵装置は、小型のワークに使用するように移動範囲が小さく、移動速度が低速で外部の空気の流れが影響しない場合は問題ないが、上述のような大型のワークの場合、生産性向上のため移動速度を高めると、外部の空気の流れが影響し、吸引による気流が乱れ、粉塵等を完全に排除することができず、高精度な微細加工ができない場合がある。
However, the dust collectors described in
従って、本発明の目的は、特に光移動方式のレーザ加工による平板状被加工物(シート材ともいう)の加工において、生じた粉塵等をシート材から除去する集排塵装置であって、光学系の移動と連動して移動する集排塵装置の移動速度が高速の場合であっても、粉塵を高精度に排除可能な集排塵装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is a dust collecting apparatus that removes dust and the like generated from a sheet material, particularly in processing of a flat workpiece (also referred to as a sheet material) by laser processing of a light moving system, An object of the present invention is to provide a dust collecting and discharging apparatus capable of removing dust with high accuracy even when the moving speed of the dust collecting and discharging apparatus moving in conjunction with the movement of the system is high.
上記目的は、レーザ光の照射により平板状被加工物を加工するレーザ加工装置の加工作業空間に設置され前記加工により生じる粉塵の飛散を防止すると共に粉塵の排出を行う集排塵装置において、
前記レーザ加工作業箇所を囲う側壁部、当該側壁部の上部開口を密閉遮蔽すると共に前記レーザ光の透過を許容する窓部を有する上壁部及び前記平板状被加工物の加工箇所に対向する位置に開口部を有する底部を有する集塵体と、前記集塵体の底部に設けられた開口部から前記粉塵を吸引し、前記集塵体の側壁部に設けられた排出口から前記粉塵を排出する吸引排出手段と、前記集塵体の底部の開口部の周囲からエアーを噴出させ、前記底部から前記平板状被加工物までの間にエアーカーテンを形成するエアーカーテン形成手段と、前記エアーカーテンの周囲を包囲する外周壁と、を含むことを特徴とするレーザ加工用集排塵装置によって達成される。
The above-mentioned object is a dust collection device that is installed in a processing work space of a laser processing apparatus that processes a flat workpiece by laser light irradiation and prevents dust scattering caused by the processing and discharges dust.
A side wall portion surrounding the laser processing work location, an upper wall portion having a window portion that hermetically shields the upper opening of the side wall portion and allows the laser light to pass therethrough, and a position facing the processing location of the flat plate workpiece A dust collector having a bottom having an opening in the dust collector, and suctioning the dust from an opening provided in the bottom of the dust collector, and discharging the dust from a discharge port provided in a side wall of the dust collector Sucking and discharging means, air curtain forming means for ejecting air from the periphery of the opening at the bottom of the dust collector, and forming an air curtain between the bottom and the flat workpiece, and the air curtain And a dust collecting device for laser processing characterized by comprising an outer peripheral wall surrounding the periphery of the laser beam.
このように集塵体の底部の開口部(吸引口ともいう)の周囲にエアーカーテンとその周囲を包囲する外周壁を形成することにより、吸引口と平板状被加工物の加工箇所近傍を、一つの空間化することができる。また、集塵体へのレーザ光の入口をレーザ光が透過を許容する窓部により気密にすることで、集塵体の粉塵収集効率を高めるとともに、外部への開口を吸引口のみに限ることができる。これにより、集塵体の移動速度が高速になっても、外部の空気の流れの影響を受け難くすることができ、吸引による気流の乱れを防ぐことができ、粉塵を高精度に排除することができる。 Thus, by forming the air curtain and the outer peripheral wall surrounding the periphery of the opening (also referred to as the suction port) at the bottom of the dust collector, the vicinity of the processing location of the suction port and the plate-like workpiece is One space can be created. In addition, by making the entrance of the laser beam to the dust collector airtight with a window that allows the laser beam to pass through, the dust collection efficiency of the dust collector is increased and the opening to the outside is limited to the suction port only. Can do. As a result, even if the moving speed of the dust collector becomes high, it can be made less susceptible to the influence of the external air flow, can prevent airflow disturbance due to suction, and can eliminate dust with high accuracy. Can do.
本発明に係るレーザ加工用集排塵装置の好ましい態様は以下の通りである。
(1)前記エアーカーテン形成手段は、前記集塵体の底部開口部の周囲に所定間隔をおいて配設した複数のエアー噴出孔を有し、該エアー噴出孔からエアーを噴射することで前記エアーカーテンを形成することを特徴とする。
(2)前記集塵体の上壁部下面側に、前記窓部を透過したレーザ光の光路の側方を包囲し、且つレーザ光が通過するように下端が開口された内部防塵室と、該防塵室内を陽圧にするために前記防塵室内にエアーを供給するエアー送入手段と、を備えることを特徴とする。窓部近傍に陽圧に保たれた防塵室を設けることにより、集塵体に収集された粉塵が窓部に付着することを防止することができ、レーザ光の透過率が低下することを防止できる。これにより、加工エネルギーが変動することを防ぎ、安定して高精度のレーザ加工を行うことができる。
(3)前記集塵体の底部から前記平板状被加工物の表面位置までの距離が、1〜3mmである。集塵体と平板状被加工物との隙間を上記の距離とすることで、上記の加工箇所近傍の空間が外部の空気の流れの影響をほとんど受けなくなり、更に、高精度に粉塵を排除することができる。
(4)前記集塵体には、前記吸引排出手段の吸引動作時に前記集塵体に渦流を生ぜしめ、前記粉塵の排出口からの排出を渦流の気流として行わしめる渦流発生手段が設けられたことを特徴とする。集塵体内で渦流の気流を発生させることで、集塵体が移動する方向によって、吸引による気流に異方性が生じて集塵性能にバラつきが生じることを防止することができる。これにより、更に、高精度に粉塵を排除することができる。
(5)前記複数のエアー噴出孔は、略円形状をなすように配置され、前記渦流発生手段は、前記複数のエアー噴出孔をそれぞれ前記略円形状の接線方向の略同一方向に所定角度で角度付けすることで構成したことを特徴とする。
(6)前記集塵体の側壁部は、略円筒状に形成され、前記渦流発生手段は、前記吸引排出手段による前記集塵体の排出口からの前記粉塵の排出方向が前記集塵体の側壁部の接線方向となるように設定することで構成されたことを特徴とする。
(7)前記集塵体の排出口は、前記側壁部に複数箇所設けられ、前記粉塵の排出は、それら複数の排出口から行われることを特徴とする。
(8)前記防塵室が、下端に向けて漸次縮径するコーン状である。
(9)前記窓部の材料が、セレン化亜鉛である。
The preferred embodiments of the dust collector for laser processing according to the present invention are as follows.
(1) The air curtain forming means includes a plurality of air ejection holes arranged at predetermined intervals around the bottom opening of the dust collector, and the air is ejected from the air ejection holes by ejecting air. An air curtain is formed.
(2) an inner dust-proof chamber that surrounds the side of the optical path of the laser beam that has passed through the window and is opened at the lower end so that the laser beam passes on the lower surface side of the upper wall of the dust collector; An air feeding means for supplying air into the dustproof chamber in order to make the dustproof chamber have a positive pressure. By providing a dustproof chamber maintained at a positive pressure in the vicinity of the window, dust collected in the dust collector can be prevented from adhering to the window, and the laser light transmittance can be prevented from decreasing. it can. Thereby, it is possible to prevent the processing energy from fluctuating and perform stable and highly accurate laser processing.
(3) The distance from the bottom of the dust collector to the surface position of the flat workpiece is 1 to 3 mm. By setting the clearance between the dust collector and the flat workpiece to the above distance, the space near the machining location is hardly affected by the external air flow, and dust is eliminated with high accuracy. be able to.
(4) The dust collector is provided with eddy current generating means for generating a vortex in the dust collector during the suction operation of the suction / discharge means and discharging the dust from the discharge port as a vortex air flow. It is characterized by that. By generating an eddy current in the dust collection body, it is possible to prevent an anisotropy in the air flow caused by the suction depending on the direction in which the dust collection body moves, resulting in variations in the dust collection performance. Thereby, dust can be eliminated with higher accuracy.
(5) The plurality of air ejection holes are arranged so as to form a substantially circular shape, and the vortex generating means is configured so that each of the plurality of air ejection holes has a predetermined angle in substantially the same direction as the tangential direction of the substantially circular shape. It is characterized by comprising an angle.
(6) The side wall portion of the dust collector is formed in a substantially cylindrical shape, and the eddy current generating means is configured such that a direction in which the dust is discharged from the discharge port of the dust collector by the suction / discharge means is that of the dust collector. It is configured by being set so as to be in the tangential direction of the side wall portion.
(7) A plurality of discharge ports of the dust collector are provided in the side wall portion, and the dust is discharged from the plurality of discharge ports.
(8) The dustproof chamber has a cone shape that gradually decreases in diameter toward the lower end.
(9) The material of the window portion is zinc selenide.
本発明のレーザ加工用集排塵装置によれば、特に光移動方式のレーザ加工において、シート材から生じる粉塵を収集、排出する機能を有する集塵体及び吸引排出手段を備えている。そして、レーザ加工時において、集塵体の底部に、吸引口の周囲にエアーカーテン形成手段によるエアーカーテンとそのエアーカーテンの周囲を包囲する外周壁を備えているので、吸引口とシート材のレーザ加工の加工箇所近傍を一つの空間化することができる。また、集塵体へのレーザ光の入口をレーザ光が透過を許容する窓部により気密にしているので、集塵体の粉塵収集効率を高めるとともに外部への開口を吸引口のみに限ることができる。このような集塵体であれば、集塵体の移動速度が高速になっても、外部の空気の流れの影響を受け難くすることができるので、吸引による気流の乱れを防ぐことができ、粉塵を高精度に排除することができる。 According to the laser processing dust collecting / collecting apparatus of the present invention, particularly in the light moving type laser processing, the dust collecting device having the function of collecting and discharging dust generated from the sheet material and the suction / discharge means are provided. At the time of laser processing, an air curtain formed by an air curtain forming means and an outer peripheral wall surrounding the air curtain are provided around the suction port at the bottom of the dust collector. The vicinity of the processing location of processing can be made into one space. In addition, since the entrance of the laser beam to the dust collector is hermetically sealed by a window that allows the laser beam to pass through, the dust collection efficiency of the dust collector can be improved and the opening to the outside can be limited to the suction port only. it can. With such a dust collector, even if the speed of movement of the dust collector becomes high, it can be made less susceptible to the influence of the external air flow, so it is possible to prevent airflow turbulence due to suction, Dust can be eliminated with high accuracy.
従って、本発明のレーザ加工用集排塵装置を使用することにより、大型のシート材をレーザ加工する場合に光学系の移動速度を高めても、粉塵を高精度に排除することができ、高精度な微細加工をすることができる。 Therefore, by using the dust collector for laser processing according to the present invention, dust can be removed with high accuracy even if the moving speed of the optical system is increased when laser processing a large sheet material. Accurate microfabrication can be performed.
以下に、本発明のレーザ加工用集排塵装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明のレーザ加工用集排塵装置の代表的な1例を説明するための概略断面図である。 Below, the dust collection apparatus for laser processing of this invention is demonstrated, referring drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a typical example of a dust collector for laser processing according to the present invention.
図示の通り、本発明のレーザ加工用集排塵装置は、レーザ光源から反射ミラー等で伝播され(図示していない)、集光レンズ5(対物光学素子)により集光されたレーザ光6をシート材41(平板状被加工物)の加工箇所7に照射して加工するレーザ加工装置において、その加工作業空間に設置され、加工によりシート材41の加工箇所7から生じる粉塵42の飛散を防止するために収集して排出する集排塵装置である。本発明において、レーザ加工装置の駆動系に制限はなく、どのようなレーザ加工装置にも使用することができる。本発明の集排塵装置は高速に移動する場合に、高精度な集排塵性能を発揮するので、特に光移動方式のレーザ加工に有用である。その場合、シート材41を搭載したテーブル40は固定され、集光レンズ5を含む光学系が移動してシート材41を加工する。
As shown in the figure, the dust collector for laser processing according to the present invention transmits
本発明の集排塵装置は、集光レンズ5とシート材41の間のレーザ加工作業空間を囲う集塵体30と、粉塵42を集塵体30に吸引し、集塵体30から排出する吸引排気手段とを備える。
The dust collector of the present invention sucks
集塵体30は、上壁部11、側壁部12、底部13から構成されている。集塵体30の側壁部12はレーザ加工空間を囲う筒状である。側壁部12の形状は特に制限はなく、断面円形状、断面楕円形状、断面矩形状の筒状でも良い。操作性や後述する渦流発生手段を考慮すると断面円形状の略円筒状が好ましい。上壁部11は側壁部12の上部開口を密閉しており、底部13はシート材41の加工箇所7に対向する位置に、レーザ光6の照射により加工箇所7で生じた粉塵42を吸引するための開口部(吸引口16)を有している。
The
集塵体30の上壁部11には、レーザ光6の透過を許容し、且つ気密性を有する窓部14が設けられている。窓部14は上壁部11のどの位置にあっても良いが、操作性や後述する渦流発生手段を考慮すると上壁部11の中央部が好ましい。窓部14の材料はレーザ光6が透過可能なものであれば良い。一般に、レーザ加工装置のレンズに使用される材質が使用できる。レーザ光源の種類によっても異なるが、CO2レーザの場合はセレン化亜鉛(ZnSe)やガリウム砒素(GaAs)が使用できる。透過率が高い点でセレン化亜鉛が好ましい。また、レーザ光源がYAGレーザの場合はクラウンガラス、溶融石英等、LDレーザの場合はクラウンガラス、合成石英等、エキシマレーザの場合は合成石英等が使用できる。
The upper wall portion 11 of the
集塵体30の側壁部12には、吸引排出手段として、底部13の吸引口16から集塵体30内に吸引された粉塵を排出するため、排気口15が設けられている。排気口15は排気ブロワ等の吸引排気装置(図示していない)に接続され、粉塵42が集塵体30から排出される。一般に、排出された粉塵42はバグフィルタ等で回収される。排気口15はどのような位置に設けられていても良く、複数設けられていても良い。通常、図1のように側壁部12の高さ方向の中間点付近に設けられる。排気口15の形状は特に制限はなく、断面円形状、断面楕円形状、断面矩形状でも良い。排気口15近傍の気流が安定する断面円形状が好ましい。
The
集塵体30の底部13に設けられた吸引口16は、レーザ光6を通過させる必要があるため、レーザ光6の光路上に位置していれば、底部13のどの位置にあっても良い。操作性や後述する渦流発生手段を考慮すると底部13の中央部が好ましい。吸引口16の形状は特に制限はなく、断面円形状、断面楕円形状、断面矩形状でも良い。吸引口16近傍の気流が安定する断面円形状が好ましい。
The
また、集塵体30の底部13には、吸引口16の周囲からエアーを噴出させ、底部13からシート材41までの間にエアーカーテン18を形成するエアーカーテン形成手段が備えられている。これにより吸引口16から垂直方向にシート材41に達するまでの領域をエアーカーテン18で包囲することができる。エアーカーテン形成手段はどのようなものでも良いが、一般に、圧縮エアー供給装置等のエアー供給手段により、吸引口16の周囲からシート材41の方向にエアーを噴出させて行う。
In addition, the bottom 13 of the
好ましいエアーカーテン形成手段としては、図1に示すような構成である。即ち、底部13の下側に吸引口16の周囲に、シート材41へ向けてエアーを噴射するように所定の間隔をおいて複数のエアー噴出孔17が配設されている。エアー噴出孔17から噴出したエアーにより、吸引口16から垂直方向にシート材41に達するまでの領域を包囲するエアーカーテン18を形成することができる。エアー噴出孔17の数は特に制限はなく、エアーカーテン18が形成できる間隔で配設されていれば良い。
A preferred air curtain forming means is configured as shown in FIG. In other words, a plurality of air ejection holes 17 are arranged around the
更に、集塵体30の底部13には、エアーカーテン18の周囲を包囲する外周壁19が備えられている。外周壁19は別のカバー部材で形成されていても良いが、簡単な構成とするために底部13を構成する部材により形成されている方が好ましい。例えば、図1に示すように、底部13の下側の吸引口16とエアー噴出孔17を含む範囲が、集塵体30の底面位置より窪んだ形状を有することにより、吸引口16のある面より突出した外周壁19がエアーカーテン18の周囲を包囲するように形成されている。
Further, the bottom 13 of the
外周壁19の高さは特に制限はない。低過ぎるとエアーカーテン18を十分包囲することができず、高過ぎると、エアーカーテン18がシート材41まで十分届かなかったり、吸引口16から粉塵42が吸引され難くなったりするので、通常0〜30mm、好ましくは5〜10mmである。
The height of the outer
上述のように本発明の集排塵装置の集塵体30は、吸引口16から垂直方向にシート材41に達するまでの領域を包囲するエアーカーテン18と、更にそのエアーカーテン18の周囲を包囲する外周壁19が形成されていることにより、吸引口16からシート材41の加工箇所7近傍が一つの空間化されている(加工空間という)。また、集塵体30へのレーザ光6の入口を気密にすることで、集塵体30の粉塵収集効率を高めるとともに、外部への開口を吸引口16に限っている。これにより、外部の空気の流れの影響を受け難くすることができるため、集光レンズ5とともに集塵体30を大型のシート材41上で高速に移動させた場合であっても、集塵体30内部の吸引による気流の乱れを防ぐことができ、シート材41の加工箇所7で生じた粉塵を高精度に排除することができる。
As described above, the
また、本発明の集排塵装置は、図1に示すように、更に、集塵体30の上壁部11の下面側に、窓部14を透過したレーザ光6の光路の側方を包囲し、且つレーザ光6が通過するように下端が開口された防塵室20と、防塵室20内を陽圧にするためにエアーを供給するエアー送入手段とを備えていることが好ましい。
In addition, as shown in FIG. 1, the dust collection and discharge apparatus of the present invention further surrounds the side of the optical path of the
防塵室20及びエアー送入手段はどのようなものでも良く、例えば、図1に示したような構成とすることができる。即ち、集塵体30の上壁部11の下側に、窓部14を含む範囲を気密に塞ぐように、レーザ光6の光路の側方を包囲するカバー部材によって、防塵室20が配設されている。防塵室20は窓部14に直結していても良く、別の部材が間に配設されていても良い。防塵室20の下端は、レーザ光6が通過するように開口部21が形成されている。また、防塵室20内を陽圧に保持するため、防塵室20内にはエアー送入手段として、エアー送入孔22が設けられている。防塵室20内を陽圧に保持することにより、集塵体30に収集された粉塵42が窓部14に付着することを防止することができ、レーザ光6の透過率が低下することを防止することができる。これにより、レーザ加工中に加工エネルギーが変動することを防ぎ、安定して高精度のレーザ加工を行うことができる。
The
エアー送入孔22は防塵室20内であればどのような位置に設けられていても良く、複数設けられていても良い。防塵室20内の空気を上部から押し出して安定した陽圧状態にするため、防塵室20の上部にエアー送入孔22を設けるのが好ましい。防塵室20は、レーザ光6の光路の側方を包囲していればどのような形状でも良く、例えば断面円形状、断面楕円形状、断面矩形状の筒状でも良い。粉塵が防塵室20内に侵入し難いように、下端に向けて漸次縮径するコーン状であることが好ましい。
The
本発明の集排塵装置において、集塵体30の底部13からシート材41の表面位置までの距離Lは特に制限はないが、距離Lが大きすぎると吸引口16から粉塵42が吸引され難くなるので、一般に、1〜10mm、好ましくは、1〜3mmである。距離Lが1〜3mmであれば、吸引口16近傍の加工空間が外部の空気の流れの影響をほとんど受けなくなるので、更に、高精度に粉塵を排除することができる。
In the dust collecting and discharging apparatus of the present invention, the distance L from the bottom 13 of the
本発明のレーザ加工用集排塵装置は、吸引排出手段による集塵体30の底部13の吸引口16からの吸引及び側壁部15の排出口15からの排出までの吸引排出動作時において、集塵体30内に渦流を発生させ、粉塵42を含む気流を、排出口15から渦流の上昇気流として排出させる渦流発生手段が設けられていることが好ましい。集塵体30内に渦流を発生させることにより、集塵体30が高速で移動する際に、移動する方向によって、吸引による気流に異方性が生じて集塵性能にバラつきが生じること防止することができる。これにより、更に、高精度に粉塵を排除することができる。
The dust collector for laser processing according to the present invention collects during the suction / discharge operation from the suction of the bottom 13 of the
渦流発生手段は、どのような手段を用いても良い。エアーカーテン形成手段に用いるエアー噴出孔17、及び/又は吸引排気手段に使用する排気口15の配設仕様を調整して渦流を発生させることもでき、渦流を発生させるための別のエアー送入孔等を設けることもできる。別の部材が不要な点で、エアー噴出孔17、及び/又は排気口15の配設仕様を調整する方が好ましい。
Any means may be used as the eddy current generating means. A vortex can be generated by adjusting the arrangement specifications of the air ejection holes 17 used for the air curtain forming means and / or the
図2は本発明の集排塵装置の渦流発生手段の好適態様の1例を説明するための図であり、図2(a)が集塵体30のエアー噴出孔17近傍の概略底面図であり、図2(b)がその概略断面図である。図2(a)においては、集塵体30の底部13に設けられた吸引口16の周囲に配設されたエアー噴出孔17を集塵体30の下面側から示し、エアー噴出孔17の配設方向を示すため、エアー噴出孔17の内部の形状を破線で示している。また、図2(b)においては、図2(a)のラインEで切断した場合の断面で、奥側の底部13の内部にあるエアー噴出孔17を破線で示している。
FIG. 2 is a view for explaining an example of a preferred embodiment of the eddy current generating means of the dust collection device of the present invention, and FIG. 2 (a) is a schematic bottom view of the
図示の通り、複数のエアー噴出孔17は円形状Cをなすように配置され、各エアー噴出孔17(図2(a)においては12個)は円形状Cを描いたとき、その接線D方向の略同一方向に所定角度Rをつけて角度付けされて配設されている。これにより、エアー噴出孔17から噴出されたエアーは円形状Cの周方向に角度をもってシート材41に反射して集塵体30に吸引口16から吸引される。吸引された気流は、周方向の角度をもっているので、集塵体30内で渦流の上昇気流となり、排出口15から排出されることになる。角度Rは、安定したエアーカーテンを形成し、集塵体30の内部に吸引された気流が、渦流の上昇気流になるように調整されていれば、特に制限はない。一般に、0〜45度、好ましくは10〜20度である。
As shown in the drawing, the plurality of air ejection holes 17 are arranged to form a circular shape C, and each air ejection hole 17 (12 holes in FIG. 2A) has a tangential direction D when the circular shape C is drawn. Are arranged at an angle with a predetermined angle R in substantially the same direction. Thereby, the air ejected from the air ejection holes 17 is reflected by the sheet material 41 at an angle in the circumferential direction of the circular shape C and is sucked into the
図3は本発明の集排塵装置の渦流発生手段の好適態様の別の1例を説明するための図であり、図3(a)が集塵体30の排気口15の位置における概略横断面図であり、図3(b)が集塵体30の内部を示すために、集塵体30を縦方向に切断した概略斜視図である。図3(a)(b)においては、集塵体30の側壁部12は、円筒状に形成されている。側壁部12には、吸引排気手段として排気口15が2個設けられており、各排気口15は、集塵体30の側壁部12の接線F方向に配設されている。即ち、排気口15から排出される気流の排出方向が側壁部12の接線F方向に設定されている。これにより、吸引口16から吸引された粉塵42を含む気流は集塵体30の側壁部12に沿って流れるので、渦流の上昇気流を形成して、排気口15から排気される。排気口15は1個でも良いが、効率的に排気されるように、側壁部12に複数箇所設けられ、粉塵42を含む気流が複数の排出口15から行われるのが好ましい。バランス良く渦流が発生するように、等間隔で排出口15が配設されるのが好ましい。多く配設すると集塵体30の重量が大きくなるので、図3に示したように2個配設するのが特に好ましい。
FIG. 3 is a view for explaining another example of the preferred embodiment of the eddy current generating means of the dust collecting apparatus of the present invention. FIG. 3 (a) is a schematic crossing at the position of the
本発明のレーザ加工用集排塵装置の使用時において、エアー送入孔やエアー噴出孔のエアー噴出量、及び吸引排気手段として排気口からの排気量は、レーザ光の光路が確保され、シート材上の加工箇所で発生した粉塵を効率的に排除できるように調節されていれば特に制限はない。エアー送入手段としてエアー送入孔22のエアー送入量は、一般に0.01〜1m3/min、好ましくは0.1〜0.5m3/minであり、エアーカーテン形成手段としてエアー噴出孔17のエアー噴出量は、一般に0.01〜1m3/min、好ましくは0.1〜0.5m3/minであり、排気口15からの排気量は、一般に1〜5m3/min、好ましくは0.2〜1m3/minである。本発明の集排塵装置の使用時における好適な圧力バランスを以下に説明する。
When the dust collector for laser processing according to the present invention is used, the air ejection amount from the air inlet hole and the air ejection hole, and the exhaust amount from the exhaust port as the suction exhaust means, the optical path of the laser beam is secured, and the sheet There is no particular limitation as long as it is adjusted so that dust generated at a processing point on the material can be efficiently removed. Air feed Iriryou the air feed-in
図4は本発明のレーザ加工用集排塵装置の使用時における集塵体内及びその周囲の好適な圧力バランスを説明するための概略断面図である。Pa、Pg、Pc/i、Pc/o、Pc/u、Pb、Pv、はそれぞれ、指示線の先の黒丸で示した地点における圧力を示す。即ち、Paは大気圧、Pgは集塵体30とシート材41の隙間の圧力、Pc/iは外周壁19に包囲された加工空間の中央部の圧力(吸引口16の中心点付近から垂直方向下側)の圧力、Pc/oは加工空間の外側(外周壁19付近)の圧力、Pc/uは、集塵体30内における加工空間の上部の圧力、Pbは防塵室20内の圧力、Pvは排気口15内の圧力を示している。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a suitable pressure balance in and around the dust collector when the dust collector for laser processing of the present invention is used. Pa, Pg, Pc / i, Pc / o, Pc / u, Pb, and Pv respectively indicate pressures at points indicated by black circles at the ends of the indicator lines. That is, Pa is the atmospheric pressure, Pg is the pressure in the gap between the
本発明のレーザ加工用集排塵装置の使用時、即ち、集塵体30がシート材41上方を水平方向に移動している時、各地点における圧力は、下記式(I)及び(II)の関係が両方とも成立していることが好ましい。
When the dust collector for laser processing of the present invention is used, that is, when the
Pa<Pg<Pc/i<Pc/o (I)
Pv<Pc/u<Pb<Pc/i (II)
P a <P g <P c / i <P c / o (I)
P v <P c / u <P b <P c / i (II)
このような圧力バランスであれば、加工空間内で生じた粉塵は、外部の空気の影響をほとんど受けずに、集塵体30内に吸引され、吸引された粉塵は、防塵室20内には侵入せず、排気口から排出されるようにすることができる。
With such a pressure balance, the dust generated in the processing space is sucked into the
なお、本発明は上記の実施の形態の構成及び実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々変形が可能である。 In addition, this invention is not limited to the structure and Example of said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the range of the summary of invention.
本発明のレーザ加工用集排塵装置を使用することにより、大型のシート材をレーザ加工する場合であって、光学系の移動速度を高めても、粉塵を高精度に排除することができ、高精度な微細加工をすることができるので。高品質のPDP用光学フィルタ等の生産性を向上できる。 By using the dust collector for laser processing of the present invention, it is a case where a large sheet material is laser processed, and even if the moving speed of the optical system is increased, dust can be eliminated with high accuracy, Because we can do high-precision fine processing. Productivity such as high quality optical filters for PDP can be improved.
5 集光レンズ
6 レーザ光
7 加工箇所
11 上壁部
12 側壁部
13 底部
14 窓部
15 排気口
16 吸引口
17 エアー噴出孔
18 エアーカーテン
19 外周壁
20 防塵室
21 開口部
22 エアー送入孔
30 集塵体
40 テーブル
41 シート材
42 粉塵
5 Condensing
Claims (10)
前記レーザ加工作業箇所を囲う側壁部、該側壁部の上部開口を密閉遮蔽すると共に前記レーザ光の透過を許容する窓部を有する上壁部及び前記平板状被加工物の加工箇所に対向する位置に開口部を有する底部を有する集塵体と、
前記集塵体の底部に設けられた開口部から前記粉塵を吸引し、前記集塵体の側壁部に設けられた排出口から前記粉塵を排出する吸引排出手段と、
前記集塵体の底部の開口部の周囲からエアーを噴出させ、前記底部から前記平板状被加工物までの間にエアーカーテンを形成するエアーカーテン形成手段と、
前記エアーカーテンの周囲を包囲する外周壁と、
を含むことを特徴とするレーザ加工用集排塵装置。 In a dust collector that is installed in a processing work space of a laser processing apparatus that processes a flat workpiece by laser light irradiation and prevents dust scattering caused by the processing and discharges dust.
A side wall portion surrounding the laser processing work location, an upper wall portion having a window portion that allows the upper opening of the side wall portion to be hermetically shielded and allows the laser beam to pass therethrough, and a position facing the processing location of the flat plate workpiece A dust collector having a bottom with an opening in
Suction and discharge means for sucking the dust from an opening provided at the bottom of the dust collector and discharging the dust from a discharge port provided on a side wall of the dust collector;
Air curtain forming means for ejecting air from the periphery of the opening at the bottom of the dust collector, and forming an air curtain between the bottom and the flat workpiece;
An outer peripheral wall surrounding the periphery of the air curtain;
A dust collecting apparatus for laser processing characterized by comprising:
前記集塵体の底部開口部の周囲に所定間隔をおいて配設した複数のエアー噴出孔を有し、該エアー噴出孔からエアーを噴射することで前記エアーカーテンを形成することを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工用集排塵装置。 The air curtain forming means includes
A plurality of air ejection holes arranged at predetermined intervals around the bottom opening of the dust collector, and the air curtain is formed by injecting air from the air ejection holes. The dust collection apparatus for laser processing according to claim 1.
該防塵室内を陽圧にするために前記防塵室内にエアーを供給するエアー送入手段と、
を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のレーザ加工用集排塵装置。 An inner dust-proof chamber that surrounds the side of the optical path of the laser beam that has passed through the window and is opened at the lower end so that the laser beam passes, on the lower surface of the upper wall of the dust collector;
Air feeding means for supplying air into the dustproof chamber in order to make the dustproof chamber have a positive pressure;
The dust collecting apparatus for laser processing according to claim 1 or 2, characterized by comprising:
前記渦流発生手段は、
前記複数のエアー噴出孔をそれぞれ前記略円形状の接線方向の略同一方向に所定角度で角度付けすることで構成したことを特徴とする請求項5に記載のレーザ加工用集排塵装置。 The plurality of air ejection holes are arranged to form a substantially circular shape,
The vortex generating means is
6. The dust collector for laser processing according to claim 5, wherein each of the plurality of air ejection holes is formed at a predetermined angle in substantially the same direction of the substantially circular tangential direction.
前記渦流発生手段は、
前記吸引排出手段による前記集塵体の排出口からの前記粉塵の排出方向が前記集塵体の側壁部の接線方向となるように設定することで構成されたことを特徴とする請求項5又は6に記載のレーザ加工用集排塵装置。 The side wall portion of the dust collector is formed in a substantially cylindrical shape,
The vortex generating means is
6. The apparatus according to claim 5, wherein the suction direction of the dust from the discharge port of the dust collector is set to be a tangential direction of the side wall of the dust collector. 6. A dust collector for laser processing according to item 6.
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